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摘要：可靠性管理工作贯穿于地铁交通车辆的整个寿命周期。因此，在新线建设期间要充分运用可靠性管理来控制车辆在设计、生产制造期间的产品质量，运营阶段需要建立标准化且有效的故障数据库，用来对车辆可靠性考核指标进行评估；为科学制定维修周期和方案、改善维修模式、降低维修成本提供依据。
关键词：地铁车辆；关键系统；可靠性
1车辆可靠性
可靠性是指产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力，当产品不能完成规定功能时，则判断为发生故障或失效。规定的条件主要是指维护条件、使用条件、环境条件等，规定的时间是可靠性定义的核心，规定时间的长短随着产品对象不同和使用目的不同而发生变化。可靠性能综合反映出一个产品的耐久性、无故障性、维修性、有效性和使用经济性等方面的特点。
针对地铁交通车辆，一般包括车辆使用地域的气候条件、维修条件、轨道条件、隧道内条件、运用条件。比如：在高寒地区和热带地区轨道交通车辆运行的可靠性是不同，地铁车辆维护人员的维修方案以及驾驶人员的熟练程度都会影响车辆的可靠性。
2可靠性的影响因素
分析地铁车辆关键系统的可靠性，首先应对影响地铁车辆关键系统可靠性的因素进行分析，估计其对地铁车辆关键系统的影响程度，只有确定影响的程度，才能采取合适的措施来对这些影响因素进行排除，使地铁车辆关键系统保持良好工作性能。影响地铁车辆关键系统可靠性的主要因素有环境因素和人为因素两大类，环境因素主要有：系统环境、运行环境和维修环境。系统环境因素主要是因系统设计存在缺陷和软件发生错误造成的系统内部失效现象，运行环境影响主要是地铁车辆关键系统在运行过程中受到外部环境、管理程序的影响出现故障，维修环境影响是指在维修环节中强加给车辆关键系统的失效故障。人为因素设计的人群较广，地铁车辆关键系统中的车辆系统会接触各种人群，包括乘客、司机、秩序指挥员、维修人员等，这些人群以不同的形式作用于地铁车辆系统，这些人群的行为对地铁车辆系统的可靠性的影响很大。
3可靠性指标
可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。对于地铁交通车辆而言，采用可靠度、故障概率密度函数、故障率和平均寿命作为衡量可靠性的主要指标。
（1）可靠度：是指系统在规定时间内和规定条件下正常工作的概率，取值范围为0～1。由定义可知，系统开始使用时，可靠度为1，系统可以正常使用；当使用时间充分大时，可靠度为0，即系统最终都会失效或发生故障。可靠度估计值是指在规定时间区间内，能够完成规定功能的样本数与在该时间区间开始时投入工作的样本总数的比值。
（2）故障概率密度函数：表示在任意时刻样本总数中下一个单位时间内发生故障的概率，是可靠度函数导数的负值。
（3）故障率：也称失效率，表示工作到规定时刻尚未故障的样本，在规定时刻后的单位时间内发生故障的概率。对于有限样本，其故障率等于在规定时刻后单位时间内新发生的故障样本数除以工作到规定时刻尚未故障的样本数和单位时间的乘积。
（4）平均寿命：也称故障间隔时间和平均无故障时间，表示样本在2次故障间的平均时间，是故障概率密度函数的期望。
4可靠性的分析法
（1）故障树分析法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆故障树分析法是目前分析地铁车辆关键系统可靠性和安全性的一种常用方法，故障树分析法是对引起车辆关键系统发生故障的各种原因进行研究分析，将这些直接或间接原因建立起逻辑关系，并用逻辑框图表示出来。故障树是将系统内故障的相互关系以图形化的方式表示出来，既能对引起地铁车辆各系统的故障的直接原因进行分析也能深入发现引起故障的潜在因素，具有直接、简单明了、逻辑性强的特点。
（2）可靠性框图法。可靠性框图是为估计产品可靠性而建立的方框图，把地铁车辆各系统可靠性的关系用图形表示出来，将各部分处于正常和失效状态时对车辆关键系统状态的影响直观表示出来，能对整个地铁车辆关键系统的可靠性评估提供有力的依据，根据可靠性框图得到产品各部分的可靠性与产品整体可靠性之间的关系，这种关系称为可靠性模型，依据可靠性型模型可以计算出地铁车辆关键系统可靠性的指标可靠度、故障率、平均故障间隔时间等。可靠性框图常用的逻辑关系有串联连接、并联连接、桥形连接、k/n连接、混合连接和复杂的网路系统。
（3）故障模式与影响分析法。故障模式及影响分析法是通过分析产品的每个组成部分存在的潜在故障模式，并明确这些潜在故障模式对产品的其他组成部分和产品整体功能产生的影响。通过识别系统运行过程中的潜在故障模式，并对存在的不同故障模式带来的风险进行评估，尽可能消除和减少失效现象的发生。
5可靠性管理模块的应用
可靠性分析模块主要包括可靠性模型管理、可靠性预测、可靠性预警、基于可靠度的检修计划这几种：
（1）可靠性模型管理。可靠性模型管理能有效加强系统的实用性，并方便后续对其他车型的可靠性研究成果能更好的应用于本系统，可靠性模型管理实现了车辆各子系统的可靠性模型管理，可以修改各子系统的可靠性模型参数。
（2）可靠性预测。可靠性预测是以树形图的方式列出各条线路各车辆的运行情况，便于预测各条线路每辆列车关键子系的可靠度和故障率，能有效的保障地铁车辆关键系统正常运行，并且可靠性预测模块能灵活的选择各关键子系统做为分析对象，并用图形和数字的方式对预测值进行直观展示。
（3）基于可靠性的多级预警。多级报警能实现了以可靠度和故障率为基础的各线路各列车的分级预警功能，分为一级预警、二级预警、三级预警及无预警四类等级，并分别不同颜色来显示。不同预警级反应出不同的系统健康程度和故障程度，在预警级别对检修决策提供指导性作用时，系统的预警级别可根据实际情况来更改。
（4）基于可靠度的检修决策。基于可靠度来制定车辆的检修计划，可追踪该车辆各子系统的近期故障记录，方便维修人员对该车辆的可靠性进行进一步分析。首先选择需要分析的线路，然后设定可靠度，系统即可分析出低于设定可靠度的车辆系统，从而辅助维修人员制定车辆的检修计划。
6结语
在地铁运营生产过程中，是一个复杂的系统工程，不仅要求各个系统、工种和各项工作之间相互协调配合，还需要利用相关技术设备，通过各关键系统相互配合以及相关技术的运用，使地铁车辆的可靠性得到有效保障。
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论文作者:陈俊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/20
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